Режим отсечки оба перехода закрыты. Он характ-ся очень малыми I ч/з запертые переходы тр-ра

3. Режим отсечки оба перехода закрыты. Он характ-ся очень малыми I ч/з запертые переходы тр-ра.

4. В инверсном реж. эмитт. переход закр., а колл. откр., т.е. Т вкл. «наоборот»: К работает в качестве Э, Э в качестве К.

Параметры БТ.

В справочниках приводятся основные и предельные параметры тр-ра.

К основным пар. относятся:

1. Емкость колл. перехода С_к;

2. Коэфф. усиления (передачи) по току h_21Э;

3. Обратный I колл. перехода при включенном эмитт. I_кб0;

4. Предельная частота f_a;

5. Сопротивление базы R_б.

13. Статические ВАХ биполярного тр-ра включенного по схеме с ОБ.

Статические хар-ки представляют собой графики экспериментально полученных зависимостей между I, протекающими в транзисторе, и U на его p-n-переходе при R_н = 0.

Вх. и вых. I и U различны для различных схем включения транзистора. Каждая из схем включения может быть охарактеризована четырьмя семействами статич. хар-тик. Практически обычно пользуются вх. и вых. характеристиками для схем с ОБ и ОЭ.

Рассм. ход статических выходных характеристик транзистора, включенного по схеме с ОБ, ход которых показан на рис. 1

рис. 1.

Вид хар-ки, снятой при I_э=0, соответствует обратной ветви ВАХ одиночного p-n-перехода. В этом случае I_к=I_к0, где I_к0 – нулевой коллекторный ток.

Если I_э > 0, то значения I коллектора увеличиваются за счет носителей заряда, инжектированных из эмиттера в базу. В этом случае коллекторный I протекает и при U_кб = 0. Для того, чтобы уменьшить значение колл-го I до 0, необходимо подать на колл-ный переход прямое U, при этом потенциальный барьер перехода снизится, и навстречу потоку неосновных носителей заряда потечет поток основных носителей заряда; при равенстве этих потоков колл-ный ток I_к равен нулю.

При увеличении обратного U на коллекторе снятые хар-ки, имеют небольшой подъем, т.е. I_к, возрастает при увеличении U на коллекторе. Это объясняется тем, что с увеличением обратного коллекторного U растет ширина коллекторного перехода (в основном в сторону базы), уменьшается рекомбинация неосновных носителей в толще базы, уменьшается рекомбинационная составляющая I базы, и I коллектора I_к=I_э - I_б при I_э=const несколько растет. Хар-ки, снятые ч/з равные интервалы изменения I эмиттера, располагаются неравномерно: чем больше значения I эмиттерного перехода, тем ближе друг к другу располагаются хар-ки. Это объясняется тем, что возрастание эмиттерного I приводит к увеличению рекомбинации, а значит к уменьшению I_к.

При больших значениях I_к коллекторное напряжение возрастает за счет лавинного умножения носителей заряда в коллекторном переходе.

Большую роль в работе транзистора играет обратный неуправляемый I коллекторного перехода I_к0, кот. явл. частью I_к при любом значении I_э. Т.к. I_к0 представляет собой ток неосновных носителей заряда, число которых непосредственно зависит от температуры, то его существование предопределяет температурную нестабильность работы транзистора.

14. Статические ВАХ бип. тр-ра вкл. по схеме с ОБ.

Рассм. ход статических вх. хар-ик транзистора, вкл. по схеме с ОЭ I_б=F(U_бэ)|U_кэ=const.

В этом случае они имеют вид, показанный на рис. 1.

рис. 1

Рассм. ход хар-ки, снятой при U_кэ=0. Если на коллекторную p-область подан нулевой, а на базовую n-область – отрицательный потенциал (т.е. |U_кэ| |U_бэ|, то на коллекторный переход подается обратное U. В этом случае I коллектора меняет свое направление, I эмиттера замыкается через цепь коллектора, и I базы является суммой двух противоположно направленных составляющих, рекомбинационной и тока I’_к0.

При U_бэ=0 рекомбинационная составляющая тока базы I_э(I-α())=0 и в цепи базы протекает только ток I’_к0. После того, как на эмиттерный переход подано прямое напряжение U_бэ>0, появляются эмиттерный ток и рекомбинационная составляющая тока базы по величине меньшая, чем ток I’_к0. В цепи базы протекает разностный ток. При увеличении U_бэ рекомбинационная составляющая растет, разностный ток I’_к0 - Iэ(I-α()) уменьшается, и при I_э(I-α())=I’_к0 ток базы равен нулю. При дальнейшем увеличении U_бэ ток базы меняет свое направление, и в цепи базы протекает разностный ток уменьшается и при I_э(I-α())-I’_к0.

При увеличении обратного U коллекторного перехода вх. хар-ки сдвигаются от начала координат вправо и вниз.

Сдвиг хар-стик вниз объясняется тем, что значения I’_к0 растут при увеличении обратного напряжения коллекторного перехода т.к. расширение перехода в сторону базы уменьшает рекомбинацию, в результате чего, увеличивается коэффициент передачи эмиттерного тока α(), и значения I’_к0 растут.

Сдвиг хар-стик вправо объясняется тем, что уменьшение рекомбинационной составляющей тока базы и равенство I_э(I-α())=I’_к0 достигается при больших значениях U_бэ.

15. Динамический режим работы биполярного транзистора.

При работе транзистора с нагрузкой имеет место взаимное влияние друг на друга токов I_э, I_к, I_б. Этот режим носит название динамического, а его характеристики – динамических.

Рассмотрим динамический режим транзистора, работающего по схеме с ОЭ (рис.1).

рис. 1.

При работе транзистора совместно с нагрузкой Rн, включенной в цепь коллектора, напряжение источника питания Е_к распределяется между нагрузкой и переходом коллектор-эмиттер (U_кэ): Е_к=U_кэ+I_к·Rн, поэтому ток коллектора изменяется по линейному закону в соответствии с выражением I_к=(Е_к-U_кэ)/Rн. Графическая зависимость I_к=f (U_кэ) представляет собой прямую линию, которая называется нагрузочной прямой. Для исследования свойств транзистора нагрузочную кривую наносят на семейство выходных характеристик (рис.2). Точка пересечения нагрузочной прямой с осью токов совпадает с точкой, для которой удовлетворяется условие I_к·Rн=Е_к.

рис. 2.

17. Т-образная схема биполярного тр-ра.

Параметры Z, У и Н наз-ся внешними параметрами, так как кроме свойств самого транзистора они зависят еще и от схемы включения (ОБ, ОЭ и ОК). Поэтому иногда более удобно при расчетах использовать схемы замещения.

Тр-р в этом случае представляется эквивалентной схемой, состоящей из определенного кол-ва электрических элементов (сопротивления, индуктивности, емкости и т.д.). Однако одними пассивными элементами нельзя описать усилительные свойства тр-ра. Поэтому в эквивалентную схему вводится еще генератор ЭДС или тока.

Т-образную эквивалентную схему замещения легко получить из уравнений четырехполюсника для Z-параметров на низких частотах. Заменив в уравнениях:

U_вх=r₁₁I_вх+r₁₂I_вых; U_вых=r₂₁I_вх+r₂₂I_вых.

U_вх и I_вх через U₁ и I₁, а U_вых и I_вых соответственно через U₂ и I₂, будем иметь:

U₁=r₁₁I₁+r₁₂I₂; U₂=r₂₁I₁+r₂₂I₂.

Прибавив и отняв во втором уравнении r₂₁I₁, что не изменит равенства и, выполнив несложные преобразования, получим:

U₁=r₁₁I₁+r₁₂I₂;  U₂=r₂₁I₁+r₂₂I₂+(r₂₁-r₁₂)·I₁.

Первое уравнение и два первых члена второго уравнения являются уравнениями пассивного четырехполюсника. Т-образная схема замещения для него имеет вид, показанный на рис. 1.а.

рис. 1. Т-образная схема транзистора.

Усилительные свойства тр-ра определяются последним членом второго равенства E_Г=(r₂₁-r₁₂)·I₁. Величина этого ЭДС пропорциональна вх. току и не зависит от свойств внешн. цепи.

Эквив-ная схема с учетом последнего члена второго равенства представлена на рис. 1.b.

Иногда вместо генератора ЭДС в эквивалентную схему включают генератор тока. Несомненно, что создаваемый генератором ток также должен быть пропорционален току I₁: I_Г=a·I₁, где a – коэфф. пропорциональности.

Эквивалентная схема с генератором тока показана на рис. 1.c.

Так как действия генератора тока и генератора напряжения равноценны, можно определить коэфф. a из схем рис. 1.b и 1.c при холостом ходе на выходе. Условие эквивалентности этих генераторов заключается в том, что падение напряж., создаваемого генератором тока на сопротивлении (r₂₁-r₁₂) (рис. 1.c), должно быть равно ЭДС генератора схемы на рис. 1.b:

(r₂₁-r₁₂)·I₁=a·(r₂₂-r₁₂)·I₁,

отсюда a=(r₂₁-r₁₂)/(r₂₂-r₁₂).

20. Основные параметры биполярных транзисторов.

Приводимые в справочниках параметры транзисторов делятся на электрические и предельные эксплуатационные.

К электрическим параметрам относятся:

граничная частота f_Гр при заданных напряжении U_кэ и токе эмиттера;

статический коэффициент передачи тока в схеме ОЭ h_21Э при заданных напряжении U_кэ и I_э;

обратные токи переходов I_кб0, I_эб0 при заданных обратных напряжениях соответственно U_кб и U_эб;

обратный ток коллекторного перехода I_кэR при заданных напряжении U_кэ и сопротивлении R_бэ резистора, включенного между базой и эмиттером;

емкости переходов С_э, С_к при заданных обратных напряжениях (емкость С_э часто приводится также при U_бэ=0).

Корме перечисленных выше общих электрических параметров в зависимости от назначения транзистора указывают ряд специфических параметров.

Для усилительных и генераторных транзисторов помимо граничной частоты обычно приводятся постоянная времени цепи обратной связи τ_к при заданных напряжении U_кб, токе I_э и частоте f, а также максимальная частота генерации f_max при заданных напряжении U_кб, токе I_э.

Зная значение τ_к, можно оценить коэффициент обратной связи |h_21Э( f )|=2 π f τ_к.

Для переключающих и импульсных транзисторов указывают напряжения в режиме насыщения U_{бэ нас}, и U_{кэ нас}, и время рассасывания t_рас, при заданных токах I_{к нас}, и I_Б.

Под током I_Б надо понимать включающий ток базы I_Б1. Запирающий ток I_Б2, если он не указан особо, равен току I_Б1.

Для СВЧ-транзисторов часто указывают коэффициент усиления мощности К_Р на заданной частоте, а также индуктивности и емкости выводов.

Предельные эксплуатационные параметры – это максимально допустимые значения напряжений, токов, мощности и температуры, при которых гарантируются работоспособность транзистора и значения его электрических параметров в пределах норм технических условий. К предельным эксплуатационным параметрам относятся:

максимально допустимые обратные напряжения на переходах U_кб max, U_эб max, максимально допустимое напряжение U_кэ max в схеме ОЭ при заданном сопротивлении R_бэ внешнего резистора, подключенного между базой и эмиттером;

максимально допустимая рассеиваемая мощность P_max;

максимально допустимый ток коллектора I_к max;

максимально допустимая температура корпуса T_Кmax.

Помимо этого указывается диапазон рабочих температур.

21. Тиристоры.

Тиристорами (Т) назыв. большое семейство полупроводн. приборов, кот. обладают бистабильными характ-ками и способны переключаться из одного сост. в другое. В одном сост. Т имеет высокое R и малый I (закр., или выключ. состояние), в другом – низкое R и большой I (откр., или вкл. сост.). Принцип действия Т тесно связан с принципом действия бип. транз-ра, в кот. и электроны, и дырки участвуют в механизме проводимости. Название «тиристор» произошло от слова «тиратрон», поскольку электрические хар-ки обоих приборов во многом аналогичны.

Благодаря наличию двух устойчивых состояний и низкой мощности рассеяния в этих состояниях Т обладают уникальными полезными св-вами, позволяющими использовать их для решения широкого диапазона задач (от регулирования мощности в домашних бытовых электроприборах до переключения и преобразования энергии в высоковольтных линиях электропередачи). В настоящее время созданы Т, работающие при I от нескольких mA до 5000А и выше и при напряжениях, превышающих 10000В.

Параметры тиристора:

Напряж. включения U_вкл – это прямое анодное U, при котором Т переходит из закр. в откр. состояние при разомкнутом управляющем выводе.

Ток включ. I_вкл – это такое значение прямого анодного I ч/з Т, выше которого Т переключ-ся в откр. сост. при разомкнутой цепи управляющего вывода.

Отпирающий ток управления I_у.вкл – наименьший I в цепи управляющего вывода, кот. обеспечивает переключение Т в откр. сост. при данном U на Т.

Время задержки t_з – время, в течение кот. анодный I через Т возрастает до величины 0,1 установившегося значения с момента подачи на тир-р управляющего импульса.

Время включения t_вкл – время, в течение кот. I ч/з Т возрастает до 0,9 установившегося значения с момента подачи на Т управляющего импульса.

Остаточное напряжение U_пр – значение напряж. на Т, находящемся в откр. сост., при прохожд. ч/з него максимально допустимого I. U_пр обычно не превышает 2В.

Ток выключения I_выкл – значение прямого I ч/з Т при разомкнутой цепи управления, ниже кот. тир-р выключается.

Время выключения t_выкл – время от момента перемены I, проходящего ч/з Т, с прямого на обратный до момента, когда Т полностью восстановит запирающую способность в прямом направлении.

Т широко прим. в радиолокации, уст-вах радиосвязи, автоматике, как приборы с отрицательной проводимостью, управляемые ключи, пороговые элементы, триггеры, не потребляющие I в исходном состоянии.

23. Однопереходный транзистор.

Однопереходный тр-р представляет собой полупроводниковый прибор с одним р-п переходом, в котором модуляция сопротивления полупроводника вызвана инжекцией носителей р-п переходом.

ОТ изготавливают из пластины высокоомного полупроводника с электропроводностью п-типа, он имеет 2 невыпрямляющих контакта к п-области и р-п переход, расположенный между ними.

рис. 1. Схема включения однопереходного тр-ра.

Согласно схеме структуры ОТ принимается следующая терминология: электрод от выпрямляющего контакта – эмиттер, электрод от нижнего невыпрямляющего контакта - первая база (Б1) и электрод от верхнего невыпр. контакта - вторая база (Б2). В некоторых случаях ОТ наз. базовым диодом.

На рис. 2 приведем ВАХ ОТ.

рис. 2. Входная ВАХ однопереходного тр-ра (1 – характеристика при отключенной базе).

При откл. Б2 хар-ка выглядит аналогично хар-ке обычного диода.

В триодном включении при большом U между невыпрямляющими контактами Б1 и Б2 переход заперт как при отриц. так и при положит. напряж. U_э, не превышающих величины внутреннего напряжения U_эБ1. Этому режиму соотв. участок хар-ки А-Б на рис. 2, аналогичный хар-ке обрат. вкл. р-п перехода.

При напряж на вх. U_э=U_эБ1 переход отпирается. Падающий участок ВАХ соответств. резкому падению напряж. на вх. U_э при возрастающем токе I_э (участок Б-В на рис. 2). Напряжение в точке максимума определяется из выражения U_max ≈ (E_б·R1) / (R1+R2).

24. Полевой транзистор с р-n переходом.

Полевым тр-ром (ПТ) наз. полупроводн. прибор, усилительные св-ва кот. обусловлены потоком основных носителей, протекающим ч/з проводящий канал, управляемый электрическим полем. Действие ПТ обусловлено носителями заряда одной полярности.

Характерной особенностью ПТ явл. высокий коэфф. усиления по напряж. и высокое U_вх.

Исток (И) – это вывод ч/з кот. основные носители входят в канал.

Сток (С) – вывод ч/з кот. основные носители выходят из канала.

И и С соед-тся токопроводящим каналом.

Затвор (З) – ч/з него создается эл. поле, кот. управляет шириной канала, а значит током. В ПТ З выполнен в виде обратно включенного р-п перехода.

На С прилагается U такой полярности, чтобы основные носители из канала двигались от истока к стоку.

На З прилагается U такой полярности, чтобы р-п переход был вкл. в обр. направл. Если U на З равно 0, канал имеет некоторую ширину ч/з кот. основные носители – дырки переходят от И к С и создается I_c. Если обратн. U на З увеличивать, тогда ширина р-п перехода увелчив-ся, а канал сужается, и до С дойдет меньшее кол-во основн. носит. I_c уменш-ся.

Чем больше U затвора, тем больше ширина р-п перехода, канал сужается, и ток С уменьшается. При большом U затвора канал может перекрыться и ток С равен нулю.

ВАХ полевого тр-ра.